DE2316356C3

DE2316356C3 - Verfahren zum UP-SchweiBen von Stahl

Info

Publication number: DE2316356C3
Application number: DE2316356A
Authority: DE
Inventors: Sigeo Machida Tokio Fujimori; Keizo Tokio Ishizaki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1972-04-01
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1975-02-27
Also published as: CA986195A; JPS5115819B2; JPS48100344A; DE2316356B2; DE2316356A1; IT981817B; US3919517A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum UP-Schweißen von Stahl, das es erlaubt, mit hoher Vorschubgeschwindigkeit eine einlagige Einzel- oder eine Doppelnaht mit holier Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu legen.

Das UP-Schweißen gehört zu den automatischen Schweißverfahren mit hoher Wirtschaftlichkeit, die sich zum Herstellen von Schweißkonstruktionen, wie beispielsweise Schiffe, Brücken, Druckkessel und Rohre eignen. Die Schweißleistung liegt dabei weit über derjenigen aller anderen Sch weiß verfahren, da es ohne weiteres möglich is;, mit mehreren Elektroden und hoher Stromstärke zu schweißen, so daß bei einem Durchgang gleichzeitig mehrere Lagen mit hoher Geschwindigkeit gelegt werden können. Mit diesem Verfahren lassen sich heutzutage sowohl weiche Stähle als auch Qualitätsstähle mit beispielsweise hoher Zugfestigkeit und Zähigkeit schweißen. In einigen Anwendungsfällen, beispielsweise im Falle von Behältern Tür flüssiges Propan und sonstigen bei tiefen Temperaturen beanspruchten Stahlkonstruktionen, die eint hohe Kaltzähigkeit der Schweißverbindung erfordern, ist es schwierig, eine Einzeloder Doppelschweißnaht mit hoher Schweißgeschwindigkeit zu legen, so daß diie Vorteile des UP-Schweißens in diesem Falle nicht voll ausgeschöpft werden können. Im allgemeinen besitzt die Schweißnaht im Schweißzustand ein grob dendritisches Gefüge mit proeutektoidem Ferrit an den Austenitkorngrenzen. Die Folge davon ist eine geringe Kerbzähigkeit an den Korngrenzen des dendritischen Gefüges. Aus diesem Grunde wird häufig mit mehreren Lagen geschweißt, um den proeutektoiden Ferrit durch die von der oberen Schweißlage ausgehende Wärme aufzulösen sowie die Kerb- und Kaltzähigkeit der Schweißnaht zu verbessern.

Die Praxis hat gezeigt, daß ein UP-Schweißen mit hoher Geschwindigkeit und einem einzigen Durchgang bei Stahlkonstrukticnen, die eine hohe Kaltzähigkeit besitzen müssen, nur dann möglich ist, wenn die Bildung von proeutektoidem Ferrit an den Grenzen des Austenitkorns möglichst weitgehend unterdrückt wird.

Die bekannten hochfesten Stahllegierungen enthalten als wesentlichen Legierungsbestandteil Bor, das die Bildung und das Wachstum von Ferritkeimen an den Austenitkorngrenzen heim Abkühlen von hohen Temperaturen und damit die Bildung eines Netzwerks aus grobem Ferrit mit seiner negativen Wirkung auf die Fähigkeit unterdrückt.

Schon sehr geringe Bormengen, beispielsweise höchstens 0,01% gelöstes Bor sind in dieser Hinsicht wirksam, doch besitzt das Bor eine hohe Sauerstoff- und Stickstoffaffinität, so daß es leicht durch den Sauerstoff und Stickstoff verbraucht wird. Um dies zu vermeiden, wird dem Stahl normalerweise ein Element zugesetzt, dessen Sauerstoff- und Stickstoffaffinität der des Bors in etwa entspricht üblicherweise werden Stähle mit hoher Zähigkeit geringe Mengen an Titan und Bor im Anschluß an eine Desoxydation mit Aluminium und eine Vakuumentgasung zugesetzt Die Erfindung basiert nun auf dem Gedanken, die Zähigkeit von Einlagen-Schweißnähten dadurch zu verbessern, daß das bekannte UP-Schweißen mit ähnlicher Wirkung durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang wurde auf Grund zahlreicher Versuche festgestellt d&ß auch sehr geringe Bormengen bereits eine Verbesserung der Schweißnahtzähigkeit ergeben, wenn mit einer titanhaltigen Elektrode und einem Pulver geschweißt wird, das einen hohen Anteil an Kalziumfluorid besitzt.

Es ist bekannt daß ein hochbasisches Pulver mit einem Anteil von mehr als 10% Kalziumfluorid die Schweißnahtzähigkeit beim UP-Schweißen verbessert, was darauf zurückzuführen ist, daß die Zahl der die Zähigkeit verringernden OxydcinschJüsse angesichts des niedrigen Oxydationspotentials des Pulvers verringert wird. Durch die Verwendung eines hochbasischen Pulvers und eines titanhaltigen Schweißdrahtes werden der noch verbleibende Sauerstoff und Stickstoff in der Schweiße durch das Titan stabil abgebunden, so daß die geringe Menge des Bors in der Schweiße wirksam bleibt und in Lösung geht. Auf diese Weise wird die Bildung des proeutektoiden Ferrits an den Austenitkorngrenzen unterdrückt und besitzt die Schweißnaht eine hohe Zähigkeit. Bei der gleichzeitigen Verwendung eines hochbasischen Pulvers urd eines titanhaltigen Schweißdrahtes stellt sich die vorerwähnte Verbesserung der Zähigkeit manchmal schon auf Grund eines geringen Borgehaltes des Pulvers bzw. Flußmittels ein. Aus der japanischen Patentschrift Sho 46-9403 ist es bekannt, die Schweißnahtzähigkeit durch einen hohen Borgehalt von 0,001 bis 0,015% im Schweißdraht und dem Pulver ^Jer im Schweißdraht und einem Zusatz oder im Pulver und einem Zusatz iv verbessern. Dieser verhältnismäßig hohe Borgehalt resultiert aus der Tatsache, daß der überwiegende Anteil des Bors mit dem Sauerstoff und oder Stickstoff reagiert und daher unwirksam ist.

Die Erfindung besteht nun in einem Verfahren zum UP-Schweißen mit einer Schweißlage auf einer oder beiden Seiten der miteinander zu verbindenden Schweißteile, das auf der Verwendung eines hochbasischen Pulvers mit einer Basizität gemäß Zeke von 1.2 bis 1.8 und über 10% Kalziumfluorid sowie einem Schweißdraht mit bis 0,1% Kohlenstoff, bis 0,5% Silizium, 1,0 bis 2,4% Mangan, bis 0,8% Molybdän, 0.3 bis 0.6% Titan und bis 0,002% Bor basiert. Dadurch erhält man ein hochzähes Schweißgut mit bis 0,1% Kohlenstoff, bis 0,5% Silizium, bis 2,0% Mangan, bis 0,4% Molybdän, 0,01 bis 0,04% gelöstes Titan und 0,0001 bis 0,0008% gelöstes Bor, Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

g. ι eine grafische Darstellung des Zusammenzwischen der Basizität und dem Sauerstoffii der Schweiße,
\ g. 2 eine grafische Darstellung des Zusammen-

; zwischen dem Borgehalt des Schweißgutes und ^erbschlagzähigkeit,

ig. 3 eine grafische Darstellung des Zusammengs zwischen den Gehalten an gelöstem Titan und Mem Bor im Schweißgut und der Kerbschlag ieit,
lg. 4 bis 7 Schweißverbindungen, aus denen die

ι der fLerbschlagproben ersichtlich ist. βο besonderer Bedeutung ist, daß der Sauerstoffi|t des Schweißgutes so niedrig wie möglich ist,

" ; Oxydation des Bors und damit indirekt die I proeutektoiden Ferrits an den Austenitkorni mittels aktiven Bors in der Schweiße zu ver-

i.

Sauerstoffgehalt der Schweiße hängt beim nju^iuhwJfl"¹ von der Flußmittel- b-*w. Pulverzu- ^uxHnensetzung ab; so fällt der Sauerstoffgehalt des Schweißgutes mit steigendem Gehalt an basischen Komponenten wie Kalziunioxyd und Magnesiumoxyd sowie mit fallendem Gehalt an sauren Bestandteilen wie Kieselsäure und Titanoxyd. Das Diagramm der pig. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der Pulverbasizität und dem Sauerstoffgehalt des Schweißgutes beim UP-Schweißen mit einer Doppelnaht unter Verwendung eines Röhrenbleches mit einer Zugfestigkeit von 60 cb. Dabei zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Basizität B nach J. Z e k e und dem Sauerstoffgehalt der Schweiße unter Zugrundelegung der nachfolgenden Formel:

0,108 (% CaOH- 0,068 (% MnO] +-0,11 (% MgO) ^B= ~ 0,T05(%SiO₂H O.Ö02(%Ai₂Ö₃)

Der sich aus dem Diagramm der F i g. 1 ergebende Zusammenhang gilt für folgende Pulverzusammensetzung:

20 bis 45% SiO₂,
0,2 bis 45% MnO,
0,5 bis 30% CaO,
0.5 bis 30% MgO,
1,5 bis 15% Al₂O₃,
0,1 bis 20% TiO₂,
3 bis 25% CaF₂,
0,5 bis 3% Na₂O + K₂O + BaO, 0,4 bis 3% FeO.

Innerhalb der vorerwähnten Pulveizusammensetzung besitzt ein Pulver mit unter 10% Kalziumfiuorid eine Basizität über 1,5. ein Pulver mit über 10% Kalziumfiuorid, eine Basizität über 1,2. Bei Verwendung eines Pulvers mit der oben angegebenen Zusammensetzung beträgt der Sauerstoffgehalt der Schmelze höchstens 0,05% und bildet sich kein grober Ferrit an den Austenitkorngrenzen, auch wenn der Borgehalt des Schweißguts höchstens 0,001% beträgt, sofern mit einem titanhaltigen Schweißdraht geschweißt wird.

Andererseits bildet sich bei einer Pulverbasizität unter dem oben angegebenen Wert und einem Sauerstoffgehalt des Schweißizuts über 0,05 bis 0,06% ein grober proeutektoider ferrit an den Austenitkorngrenzen, auch wenn der Borgehalt über 0,001% liegt. . Daraus ergibt sich, daß das Bor in diesem Falle unwirksam ist.

Um die Wirkung des Bors auch bei einem sehr geringen Borgehalt unfcar 0,901% sicherzustellen, muß die Basizität des Pulvers über einem bestimmten Grenzwert liegen; andererseits führt eine Erhöhung der Basizität zu einer Beeinträchtigung des Schweißens, rasbesondere zu einer Verringerung der Schwiißgeschwindigkeit. So lassen sich bei einer Basizität über 1,8 längsnahtgeschweißte Rohre nicht mehr herstellen. Mithin ergibt ein Pulver mit über 10/o ίο Kalziumfiuorid zwar einen niedrigen Sauerstoffgehalt der Schmelze, beeinträchtigt jedoch auf andere Weise das Schweißen.

Beim UP-Schweißen einer Doppelnaht mit je einer Lage auf beiden Seiten eines Schweißteils aus Rohrenblechen mit einer Festigkeit von 60cb unter Verwendung eines Pulvers mit einer Basizität über 1,2 uad einem Kalzi-mfluoridgehalt von 18% sowie verschiedenen Schweißdrähten mit unterschiedlichem TitangehaU von 0,05 bis 0,7% ergab sich, daß der TitangehaU des Schweißdrahtes 0,3 bis 0,6% betragen muli.

Beim U P-Einlagen-Schweißen beträgt das Verhältnis von Schweißdraht zu Schweißgut etwa 1:3 und wird etwa die Hälfte des Titangehaltes des Schweißdrahtes oxydiert, so daß der TitangehaU des Schweißgutes etwa ¹Z₆ des Titangehaltes des Drahtes entspricht. Demzufolge entspricht einem TitangehaU des Schweißdrahtes von 0.3 bis 0,6% ein TitangehaU der Schweißnaht von 0.05 bis 0.1%.

Beim Li F-Schweißen mit einem Pulver der Basizität von 1.2 bis 1.8 beträgt der Sauerstoffgehalt im Schweißgut 0.03 bis 0,05% und der Stickstoffgehalt 0,004 bis 0,008%. Aus diesem Grunde muß die Menge des in das Schweißgut übergehenden Titans ausreichen, diese Gehalte an Sauerstoff und Stickstott stabil abzubinden. .

Die Tabelle I zeigt den Zusammenhang zwischen den Gehalten an Sauersioff, Stickstoff und Titan der Schweiße bei Verwendung verschiedener Pulver und Schweißdrähte. Dabei ergibt sich, daß im wesentlichen der ganze Sauerstoff und etwa die Hälfte des Stickstoffs als Titanoxyd bzw. Titannitrid stabil abgebunden werden 'Jm festzustellen, ob der Sauerstoff und der Stickstoff der Schweißnaht tatsächlich stabil abgebundcn sind, reicht es aus. die Menge des gelosten Titans analytisch zu bestimmen Die Daten der tabelle 1 zeigen, daß ein glasiges Pulver mit höherer Basizität und größerer Dichte bei gleichem Ί ltangehalt des Schweißdrahtes einen höheren Gehalt an gelöstem Titan im Schweißgut ergibt, so daß ein TitangehaU des Drahtes von 0.3% ausreicht. Im HiUe eines keramischen Flußmittels mit niedrigerer Basizität sind die Gehalte an Sauerstoff und Sticksto höher so daß dementsprechend auch der Titangehalt 55 des Schweißdrahtes beträchtlich höher liegen muli.

Gefügeuntersuchungen der Schweißnaht und Kerbschlagversuche an Proben mit einer 2-rnm-Keroe erwiesen, daß das Bor bereits bei einem Gehalt an gelöstem Titan von über 0,01 wirksam ist. übersteigi 6o der Gehalt an gelöstem Titan dagegen 0,04%, so ergibi sich eine starke Versprödung. Aus diesem Grunde darf die Schweißnaht nur 0,01 bis 0,04% geloste! Titan enthalten.

Liegt der TitangehaU des Drahtes unter 0,3 /«, se 6_S ergibt sich keine ausreichende Desoxydation unc Stickstoffentfernung, auch wenn die Gehalte an Sauer stolT und Stickstoff auf Grund der Pulverzusammen setzung niedrigstmöglich sind, so daß sehr gering

Borgehalte unwirksam bleiben und die Bildung von proeütefctoiden Ferrit an den Austenitkorngrenzen nicht vermieden werden kann. Andererseits kann bei einem Titangehalt des Schweißdrahtes über 0,6% der Gehalt an gelöstem Titan in der Schweiße über 0,4% liegen, auch wenn das Pulver höchste Gehalte an Sauerstoff und Stickstoff in der Schweiße ergibt, so daß der Gehalt an in fester Lösung befindlichem Titan ansteigt und demzufolge die Zähigkeit bei gleichzeitig starkem Anstieg der Härte scharfabfällt. Hinzu kommt, daß sich Schweißdrähte mit höheren Titangehalten nicht mehr wirtschaftlich herstellen lassen.

	Pulver	Zustand	Tabelle 1	Ti-Gehalt	(%)	N <%l	0.0078	Sehweite	Ti als TiO₂	Ti als TiN
		keramisch		des Drahtes		0,050 I 0,0082	0,0040		0.062	0.013
	Basizität (B)	keramisch	0,48		0,049	0,0062	0.006	0.065	0.014
CaF₂	1,20	glasig	0,60		0,050	0,0085	0,033	0.066	0.007
17	1,20	glasig	0,48	0,040	0,0043	0,008	0.052	0.010
17	1,20	keramisch	0,48	0,033	0,0041	0.020	0,042	0.015
17	1,52	glasig	0,48	0,027		0.030	0.034	0,008
20	1,78	glasig	0.48	0,026	0.040	0,033	0.006
30	1,78	0,30	0.012
10	1,78
10

Die vorstehenden Daten zeigen, daß der Gehalt an gelöstem Titan mindestens 0,01% betragen muß, um die geringe Menge des Bors vor einer Oxydation und Verbindung mit dem Stickstoff zu bewahren. Bei über 0,04% gelöstem Titan ergibt sich dagegen eine starke Versprödung.

Bei mehreren Versuchen wurden Röhrenbleche mit einer Festigkeit von 60 cb unter Verwendung eines Pulvers mit hohem Anteil im Kalziumfiuorid und einer Basizität über 1,2 sowie eines Schweißdrahtes mit 0,4% Titan nach dem UP-Verfahren mit einer Doppelnaht aus jeweils einer Lage miteinander verschweißt und anschließend der Zusammenhang zwischen dem Borgehalt der Schweiße und der Zähigkeit ermittelt. Die Ergebnisse wurden für die Erstellung des Diagramms der F i g. 2 ausgewertet.

Im Diagramm der F i g. 2 sind zwei Zähigkeitskurven einander gegenübergestellt, und zwar für einen Schweißdraht mit 0,4% Titan und dementsprechend 0,02% gelöstes Titan im Schweißgut sowie mit einem Titangehalt des Schweißdrahtes von 0,2% und einem dementsprechenden Gehalt an gelöstem Titan von nur 0,005% im SchweißguL Das Diagramm zeigt, daß die Schweiße volldesoxydiert und frei von Stickstoff ist, während sich der überwiegende Teil des Bors in fester Lösung befindet und der Gehalt an ungelöstem Bor in jedem Falle unter 0,0001% liegt.

Bei Versuchen mit demselben Pulver und einem Schweißdraht mit 0,2% Titan zeigte sich, daß das Schweißgut nicht hinreichend desoxydiert und frei von Stickstoff war und der Gehalt an ungelöstem Bor anstieg.

Der Kurvenverlauf des Diagramms der F i g. 2 zeigt, daß sich auch bei sehr geringen Borgehalten von etwa 0,0008% eine sehr hohe Zähigkeit ergibt, wenn das Schweißen mit einem basischen Pulver und einem 0,4% Titan enthaltenden Schweißdraht erfolgt und die Schweiße hinreichend desoxydiert und frei von Stickstoff ist. Interessant ist daß das Bor selbst bei einem Gehalt von etwa 0,0002% noch wirksam ist und die Kerbschlagzähigkeit eist bei einem Borgehalt von etwa 0,001% niedrige Werte annimmt Es ist anzunehmen, daß sich da« gelöste Bor ungleichmäßig verteilt an den Korngrenzen des Austenits befindet.

so daß auch bei Borgehalten von nur 0,0002% die Bildung von proeutektoidem Ferrit an den Austenitkorngrenzen wirksam unterdrückt wird. Demzufolge dürfte sich bei Borgehalten über 0,001% zuviel Bor an den Austenitkorngrenzen befinden, so daß es nicht zur Unterdrückung der Bildung von proeutektoidem Ferrit einerseits und andererseits zur Bildung schädlicher, die Zähigkeit beeinträchtigender Borverbindungen bei der Ausbildung der Korngrenzen kommt. Andererseils ergibt sich bei Verwendung eines Schweißdrahtes mit 0,2% Titan keine ausreichende Desoxydation und kein ausreichend geringer Stickstoffgehalt der Schweiße, so daß es zur Bildung von proeutektoidem Ferrit an den Austenitkorngrenzen kommt und sich entsprechend dem Diagramm der F i g. 2 keine Verbesserung der Zähigkeit ergibt

Somit ergibt sich, daß die Wirksamkeit des Bors in starkem Maße durch den Titangehalt des Schweißdrahtes bzw. den Gehalt der Schweiße an gelöstem Titan beeinflußt wird. Dies bestätigt auch die zusammenfassende Darstellung in F i g. 3. Danach kann die Zähigkeit der Schweißnaht optimal verbessert werden, wenn der Gehalt an gelöstem Titan in der Schweiße 0,01 bis 0.04% und an gelöstem Bor 0,0001 bis 0,0008% beträgt.

Vorstehende Gehalte lassen sich bei Verwendung eines Pulvers mit hoher Basizität und eines Schweißdrahtes mit 0.3 bis 0,6% Titan erreichen, wobei der Borgehalt des Schweißteils und des Pulvers bzw. der Boroxydgehalt des Pulvers berücksichtigt werden

sollten. Das betreffende Bor wird jedoch nicht bewußt zugesetzt so daß der Gehalt an gelöstem Bor als übliche Verunreinigt g im Schweißgut unter 0,0006% liegt Demzufolge muß der Gehalt an gelöstem Bor in der Schweiße auf Grund des geringen Borzusatzes

te im Draht von 0,0001 bis 0,0008% sorgfältig eingestellt werden. Durch Versuche wurde festgestellt daß der vorerwähnte Borunterschuß dann voll ausgeglichen werden kann, wenn der Borgehalt des Drahtes unter 0,002% liegt

6s Silizium, Mangan und Molybdän spielen hinsichtlich der Erhöhung der Zähigkeit eine wichtige RoQe; ihre Gehalte müssen daher innerhalb bestimmter Grenzen liegen.

lfePeinem Kohlenstoffgehalt über 0,1% wird die ifcähigkeit beeinträchtigt und erhöht sich die l^^hdRißempfindlichkeit der SchweißnahtmerkipSlAÜs: diesem Grunde darf weder die Schweiße jfepfecSchweißdraht mehr als 0,1% Kohlenstoff SiMwälteni . .... j

HlIiI₅ Silizium gehört zu den Ferntbildnern und !ÜiSüPxydeinschlüssen in der Schweißnaht AußeäglPiirringert ein Siliziumgehalt über 0,5 /o die patogkeit der Schweißnaht. . .

AuTdiesem Grunde sollte ^r S»hziumgehaU des !Schweißdrahtes so niedrig wie moghch J^ JS? ^gleich es der Titangehalt von 0,3 bis 0,6% schwieng Sacht, bei der üblichen Stahlwerksprax.s niedrige Siliziumgehalte einzustellen. Der Sihziumgehalt darf jedoch weder im Draht noch in der Schweiße 0,5/o

^woWMangan als auch Molybdän verbessern das ,.. . · jl: .„Uiiii-tirnnprausreicnenaen

trode auf der anderen Seite mit einer Schweißgeschwindigkeit von jeweils 135 cm/mm. , ,

Nach dem Schweißen wurden entsprechend der Darstellung in F i g. 5 Querproben entnommen und

Festigkeit und Zähigkeit _u..^.—..-» --- „. Mangan muß das Schweißgut in einer Menge über 1,0% enthalten, da bei niedrigeren Mangangehalten die Härtbarkeit verlorengeht und die geringe Menge des Bors unwirksam ist. . _ „_0/

Andererseits führen Mangangehalte über 20 /. zur

Bildung eines spröden höheren Bainits. Um den

^D , ,. Ji- o_u...»;n«nt<: hei 1.0 bis ζ,υ/ο ^u

._S

Daten Sgen, daß die nach dem erfindungsgemaßen

,o Verfahren hergestellten Schweißnähte eine ausreichen-

de Kerbschlagzähigkeit besitzen, wie s.e beispielsweise

bei^ochdruck-Pipelines fiir kalte Regionen erforder-

besonderer Bedeutung ist, daß auch im Falle ^ _enthaltenden Schweißdraht«; WA das _{bis 0},0005% Bor enthielt-D,_es zeigt, ^^„^β^ in jedem Falle Bor als unver_meidbare Verunreinigung aus dem Pulver und den ™J ^ _{auch wenn} bewußt kein Bor

^glhrt wird. Beim herkömmlichen Schweißen wird ζ J _{Borjedoch durch} den Sauerstoff und den _Stickaa> j _stabü ^ _{bundeOt s0 daß e} ^ Gefüge ston _{naht nicht beeinflussen kan}n. Be₁ Ver-

°_{en emes hoch}basischen Pulvers und eines

titanhaltigen Schweißdrahtes bleibt das Bor jedoch man^ ^b_{beemflußt das Geföge auch im Fa}ll_e sehr _er Gehalte.

Schweißdraht stammenden M schmolzene Metall der Schweißteile bedingt

Molybdängehalte bis 0,4% im ^S.^c^ sern die Härtbarkeit, das Gefugc, die die Zähigkeit. Molybdängehalte üb«-OA Λ

das

und una MnO

MgO .
Al₂O₃.
TiO₂ .

Basizität (B)

F I

32
12
16
15

17

1,20

F2

30

8
28

5
10

15

1,31

F3

6
32
10
10

1,65

F4

2 26 15 12

20 1,76

Die Erfindung wird nachfolgend an H Ausfiihrungsbeispielen des näheren erläutert.

Unter Verwendung von

von

Tabelle III

45 Schweißdraht Zusammensetzung

einer

,im Abstand P Elektroden 55 s... Elektrode und _Mo

mit ium) α/μ ν π» Ui^ ·~'":τ~ι _bej der einen 850 A/38 V für die^ F^geelektro^e ^.^^^ τ..

jeweils einer Lage
Das Schweißen erfolgte
18 mm voneinander

von

nut 1050 A/34 V für die

VvA

0,08
0,05
1,95
0,008
0,006
0,45
0,50
< 0,0003

WB

0,08

0,10

1,70

0,009

0,006

0,50

0,45

0,0015

Tabelle IV

	Pulver/Draht	.	F 2WA	Fl/WB	F 2/WB	_	0,07 0,28	F3/WB
Schweißgut (%) Γ	F 1/WA
Si	0,07 0^0	0,08 (129	0,07 031	0,08 0.24

F 4 WB

0,08 0.22 509609/351

Pulver/Draht

Schweißgut (%)

Mn

P

Mo

Tt₉₁,,

K<

O

.Kerbschlagzähigkeit
bei -2O¹C(J)

FI/WA

1,72

0,015

0,007

0,15

0,02

0,0005

0,041

152

Fortsetzung

F 2/WA F I/WB

1,78

0,014

0,006

0,13

0,02

0,0003

0,038

148 1,65

0,016

0,007

0,18

0,03

0,0008

0,040

117

10

F 2/WB

1,71

0,016

0,006

0,14

0,02

0,0006

0,039

175

F3/WB

1,88

0,015

0,006

0,16

0,02

0,0005

0,031

182

F4/WB

1,82 :

αοΐ6 αοο5 ν

0,17 0,03 0,0006 0,028

179

Beispiel 2

Eine einlagige Naht wurde nach dem U P-Verfahren unter Verwendung 19 mm dicker Bleche aus einem Stahl mit hoher Zähigkeit und einer Festigkeit von 50 cb einer Kupfemnterlage, von Schweißdrähten der aus Tabelle VI ersichtlichen Zusammensetzung und von Flußmitteln mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle V in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise gelegt. Das Schweißen erfolgte mit drei Elektroden bei einem Abstand von 20 mm zwischen der ersten und der zweiten sowie von 25 mm zwischen der zweiten und der dritten Elektrode, sowie mit 1100 A/33 V für die erste Elektrode, 900 A/38 V für die zweite Elektrode und 800 A/42 V für die dritte Elektrode bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 1 m/min. Aus der Schweißnaht wurden, wie in F i g. 4 dargestellt. Proben entnommen und mit einer 2-mm-Kerbe versehen sowie dem Kerbschlagversuch unterworfen. Die Daten der Kerbschlagversuche sind in der Tabelle VIl der Zusammensetzung des jeweiligen Schweißgutes gegenübergestellt. Die Daten erfüllen voll die Bedingungen für Stähle zur Verwendung in kalten Regionen.

Wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 bereits festgestellt wurde, enthielt das Schweißgut auch ohne absichtliche Borzugabe zum Pulver und den Schweißdrähten 0,0006% Bor. Dieses Bor stammt als unbeabsichtigte Verunreinigung aus den Schweißteilen und dem Pulver Zur Bestätigung dessen wurde das Pulver auf Boroxyd untersucht und dabei festgestellt, daß dieses, wie sich aus Tabelle V ergibt. 0,009% Boroxyd enthielt. Somit finde! sich auch dann, wenn dem Pulver kein Bor zugesetzt wird, in dem Schweißgut ein sehr geringer Borgehalt als unvermeidbare Verunreinigung aus den üblichen Erzen und insbesondere aus dem Magnesiumoxyd.

Tabelle V

Pulver
SiO₂

MnO

CaO

i 3

30 10 15

20 Pulver (%)	F3
MgO ¹S Al₂O₃ TiO₂ CaF₂ (B₂O₃). 3° Basizität	16 6 3 19 0,009 1,24

Tabelle V!

it

Draht

^C·
Si ..

Mn.
P ..
S...
⁴⁵Mo.
Ti..
B ..

WD

0,10

0,30

2,20

0010

0,008

0,30

0,41

0,0003

Tabelle VlI SchwetHgul

6θ^Γ

Mo...

Kerbschlagzähigkeit bei
-20⁰C |J)

Fs-WD 0,10

0,45

1,88

0,015

0,009

0.10

0,02

0.0006

0,035

92

11 ^ 12

Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß die Zähigkeit trode erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt

. auch durch einen sehr geringen Borgehalt verbessert somit bei hoher Schweißleistung und demzufolge

wird, wenn das Schweißen unter Verwendung eines verhältnismäßig geringen Kosten Schweißkonstruk-

hochbasischen Pulvers und einer titanhaltigen Elek- tionen mit hoher Zähigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum UP-Schweißen von Stahl, gekennzeichnet durch die Verwendungeines $ hochbasischen Pulvers mit mindestens 10% KaI-ämnfluorid und einer BasMtät von IJ bis 1,8 sowie einer Elektrode aus höchstens 0,1% Kohlenstoff, höchstens 0,5% Silizium, 0,8 bis 2,4% Mangan, höchstens 0*8% Molybdän, 0,3 bis 0,6% Titan und höchstens 0,002% Bor, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verumeinigungen Eisen.